Мы доставляем в
Кеймбридж
Скоро одежда станет полноценным гаджетом, который обеспечит человеку комфорт, чувство защищенности и оптимальное самочувствие, наполнит его жизнь своевременной информацией и предоставит возможность взаимодействия между объектами и другими людьми. Потребность в таких вещах уже давно появилась, но только теперь исследования в этой области приобрели очертания.
В ответ на текущие потребности общества ученые из TNO, Нидерландской организации прикладных научных исследований разработали платформу Holst Centre тонких, эластичных и моющихся печатных электронных технологий для смарт-одежды и носимых медицинских устройств (например, таких как медицинские пластыри).
Платформа Holst Center позволяет комбинировать и производить на ее базе широкий спектр приводов и датчиков, включая электроды ЭКГ и биоимпеданса, светодиоды, солнечные элементы и датчики температуры, насыщения кислородом, деформации и движения.
Общие характеристики
Гибкая печатная электроника составляет основу, как умной одежды, так и носимых медицинских устройств. TNO занимается разработкой решений на основе гибридной и тонкопленочной электроники уже более шестнадцати лет. Руководитель отдела технологий носимых устройств в TNO в Holst Centre, объясняет: «Мы используем одни и те же датчики и приводы как для смарт-одежды, так и для медицинских пластырей, поскольку они больше всего подходят по своим качественным характеристикам (гибкость, удобство прилегания, мягкость и ненавязчивость). Мы объединяем ноу-хау в области материалов, гибкой электроники с навыками дизайна одежды, чтобы создать наиболее подходящую конфигурацию устройства, как для смарт-одежды, так и для медицинских пластырей».
С точки зрения изготовления одежды печатную электронику можно рассматривать как подкладку, которая интегрируется в одежду с использованием обычных процессов термоскрепления. Это дает полную свободу дизайна и облегчает переработку за счет расслаивания. «Умные» предметы одежды были проверены на устойчивость к электрическим поломкам и механическим деформациям, на пригодность к продолжительной носке и процедурам ухода за вещами, и во всех случаях результаты тестирований были впечатляющими.
MYSA – рубашка от Holst Centre
Вещь, которая соединила моду и передовые технологии. На основе Holst Center разработали «умную» рубашку MYSA, объединив современные технологические решения и предпочтения во внешних формах. Со слов руководителя проекта г-жи Кьелландер: «Дыхание — это суть жизни: оно восстанавливает наш разум и тело и, как доказано, предотвращает болезни. Одна из крупнейших социальных проблем современности, стресс, представляет собой серьезную угрозу благополучию человека. Для профилактики требуются персонализированные решения, незаметно интегрирующиеся в повседневную жизнь. Одежда представляет собой невидимое решение на теле, обеспечивающее прямую связь между телом и цифровыми технологиями».
Для рубашки выбрали ткань лиоцелл, изготовленную из натурального и устойчивого сырья , которая известна своей шелковистой мягкостью и красивой драпировкой. Рубашку можно носить отдельно или в сочетании с другими предметами одежды.
Вибрирующие кнопки расположены вдоль позвоночника и в нижней части спины соединены с печатными проводящими дорожками, которые бесшовно приклеиваются к ткани. Спинка рубашки имеет второй слой, который можно «завязать» вокруг тела, чтобы увеличить контакт между вибрирующим элементом и телом с целью улучшить тактильные ощущения. Шарлотта Кьелландер говорит: «Рубашка заставляет вас осознавать свое дыхание и сигнализирует вам дышать глубже, уменьшая стресс».
В действительности, интеллект MYSA всегда: контролирует частоту и глубину дыхательных движений путем анализа данных биоимпеданса. Вмонтированная в одежду схема адаптируется к своему владельцу и будет воздействовать более персонализированно. В отличие от уже запущенных в производство умных часов и других гаджетов, одежда контактирует с человеком исключительно тактильно и аналитически подходит к данным о его состоянии.
Рубашка с датчиками «полета»
Другим примером умной одежды является так называемая рубашка Flight Sensing, разработанная в рамках инновационной программы AEOLUS, осуществляемой TNO, Holst Center и ВВС Нидерландов (RNLAF/CML).
Чтобы лучше понять физиологические явления во время полета, необходимы датчики, которые отслеживают физиологическое состояние пилота и обеспечивают обратную связь в режиме реального времени. Шарлотта Кьелландер объясняет: «Внедрить надежные датчики в среду пилотов непросто. Эти датчики должны иметь возможность записывать физиологические данные в неблагоприятных условиях, таких как ускорение более 8 g в сочетании с экстремальными изменениями температуры и давления. Кроме того, датчики должны соответствовать авиационным правилам. Чтобы удовлетворить эти потребности, наше исследование сосредоточено на разработке смарт-рубашек со встроенными датчиками для надежного физиологического мониторинга во время полетов».
Специалисты Holst Center исследовали много вариантов и выбрали технологию сухих электродов в качестве основы для «умной» полетной рубашки. Электроды, включенные в схему, герметизируются на растягиваемой подложке из термопластичного полиуретана, что дает возможность ультратонким датчикам контактировать с кожей для мониторинга ЭКГ и биоимпеданса.
Ключевые принципы, используемые в работе над созданием «Умной» одежды
"Умная" одежда предъявляет высокие требования к «встраиваемой» электронике. Такая одежда обязана выдерживать многократные стирки и постоянную деформацию в процессе носки, она должна легко принимать форму тела с любыми особенностями человека. Электроника должна быть очень гибкой, ультратонкой, растяжимой и выносливой, в производстве масштабируемой. Надо не забыть и про то, что растяжимость имеет свои пределы (ультратонкая электроника может сломаться при чрезмерном растяжении), а также про другие вероятные «поломки умной» одежды.
Понимая основные свойства материала и электрические законы, зная, как спроектировать одежду и разместить электронику, платформа Holst Center точно подскажет, как компенсировать возможные недостатки, как интегрировать электронные компоненты в одежду и сделать производство масштабируемым, чтобы производить достойные «умные» предметы одежды.
Информационная статья подготовлена по материалам журнала OPE journal № 39, июнь 2022 г.: https://www.coating-converting.com/epaper/c2com/257/epaper/3646/8/index.html